我们生活在模拟中吗？几率大约是50%
喜剧演员在讨论物理定律时让天体物理学家起鸡皮疙瘩的情况并不常见。但是喜剧演员Chuck Nice在最近的播客StarTalk节目中做到了这一点。该节目的主持人尼尔·德格拉斯·泰森刚刚解释了模拟的论点--我们可以是生活在计算机模拟中的虚拟存在的想法。如果是这样的话，模拟很可能会根据需要创建对现实的感知，而不是始终模拟所有现实-非常类似于优化为仅渲染玩家可见的场景部分的视频游戏。“也许这就是为什么我们的旅行速度不能超过光速的原因，因为如果我们可以，我们就可以到达另一个星系，”节目的联合主持人尼斯说，这促使泰森欣喜地打断了他的话。“在他们可以对其进行编程之前，”这位天体物理学家说，一想到这一点就很高兴。“所以程序员设定了这个限制。”
这样的谈话可能看起来很轻率。但自从牛津大学(University Of Oxford)的尼克·博斯特罗姆(Nick Bostrom)在2003年写了一篇关于模拟论证的开创性论文以来，哲学家、物理学家、技术学家，当然还有喜剧演员一直在努力接受我们的现实是一个拟像的想法。有些人试图找出我们可以辨别我们是否是模拟生物的方法。其他人试图计算我们成为虚拟实体的可能性。现在，一项新的分析表明，我们生活在基本现实中的可能性-也就是没有被模拟的存在-几乎是相等的。但这项研究还表明，如果人类发展出模拟有意识生物的能力，机会也会压倒性地倾向于我们，因为我们也是别人电脑里的虚拟居住者。(对这一结论的一个警告是，对于“意识”一词的含义，人们几乎没有达成一致意见，更不用说如何去模拟它了。)。
2003年，博斯特罗姆设想了一个技术娴熟的文明，它拥有巨大的计算能力，需要这种能力的一小部分来模拟新的现实，其中有意识的生物。考虑到这种情况，他的模拟论证表明，以下三难命题中至少有一个命题肯定是正确的：首先，人类几乎总是在达到模拟精通阶段之前灭绝。其次，即使人类达到了那个阶段，他们也不太可能对模拟自己的祖先过去感兴趣。第三，我们生活在模拟环境中的概率接近1。
在博斯特罗姆之前，电影“黑客帝国”已经在普及模拟现实的概念方面做出了自己的贡献。从柏拉图的洞穴寓言到庄周的蝴蝶梦，这一思想深深植根于西方和东方的哲学传统。最近，埃隆·马斯克(Elon Musk)进一步支持了我们的现实是模拟的概念：“我们处于基本现实的可能性是十亿分之一，”他在2016年的一次会议上说。
哥伦比亚大学的天文学家大卫·基平说：“如果你假设三难命题中的一个和两个是错误的，那么马斯克是对的。”“你怎么能这样假设呢？”
为了更好地理解博斯特罗姆的模拟论证，基平决定求助于贝叶斯推理。这种类型的分析使用贝叶斯定理，该定理以18世纪英国统计学家和部长托马斯·贝叶斯的名字命名。贝叶斯分析允许人们通过首先对被分析的事物进行假设(赋予它一个“先验”概率)来计算事情发生的几率(称为“后验”概率)。
基平一开始就把三难境地变成了两难境地。他将命题一和命题二压缩成一句话，因为在这两种情况下，最终的结果都是没有模拟。因此，两难境地是物理假说(没有模拟)与模拟假说(有基本的现实-也有模拟)。“你只需为这些模型中的每一个分配一个先验概率，”基平说。“我们只是假设无动于衷的原则，当你没有任何数据或倾向时，这是默认的假设.”
因此，每个假设都会得到一半的先验概率，就像是抛硬币来决定赌注一样。
下一阶段的分析需要考虑“生育”现实--那些可以产生其他现实的现实--以及“未分娩”现实--那些不能模拟后代现实的现实。如果物理假设是真的，那么我们生活在一个绝产的宇宙中的概率将很容易计算：它将是100%。基平随后表明，即使在模拟假设中，大多数模拟现实也是无效的。这是因为随着模拟产生更多的模拟，可供每一代人使用的计算资源减少到这样的程度，即绝大多数现实将不具备模拟能够容纳有意识生物的后代现实所需的计算能力。
把所有这些都塞进贝叶斯公式，答案就出来了：我们生活在基本现实中的后验概率几乎与我们是模拟的后验概率相同-几率只有一点点向基本现实倾斜。
如果人类创造了一个内部有意识存在的模拟，这些概率将发生戏剧性的变化，因为这样的事件将改变我们之前分配给物理假设的机会。“你可以马上排除这个(假设)。那么你就只剩下模拟假说了，“基平说。“根据这些计算，当我们发明这项技术的那一天，我们是真实的几率从略高于50%的几率变成了几乎肯定的我们不是真实的。”那将是对我们天才的一次非常奇怪的庆祝。“。
基平分析的结果是，根据目前的证据，马斯克关于他认为我们生活在基本现实中的几率是十亿分之一的说法是错误的。博斯特罗姆同意这一结果-但有一些警告。他说，“这与模拟论证并不冲突，模拟论证只断言了一些关于析取的东西”，即三难命题中的三个命题中的一个是真的。
但博斯特罗姆对基平在分析开始时将相同的先验概率分配给物理和模拟假说的选择提出了异议。他说：“在这里引用冷漠原则是相当站不住脚的。”“与我原来的三个选择相比，人们可以同样地引用它，这样他们每个人都有三分之一的机会。”或者，你可以用其他方式分割可能性空间，得到任何你想要的结果。“。
这样的吹毛求疵是有道理的，因为没有证据支持一种说法而不是另一种说法。如果我们能找到模拟的证据，这种情况就会改变。那么你能检测到矩阵中的小故障吗？
加州理工学院(California Institute Of Technology)的计算数学专家霍曼·奥哈迪(Houman Owhadi)曾考虑过这个问题。“如果模拟有无限的计算能力，你就不可能看到你生活在虚拟现实中，因为它可以计算出你想要的任何东西，达到你想要的逼真程度，”他说。“如果这个东西能被检测到，你必须从(它的)计算资源有限的原则开始。”再想想视频游戏，其中许多游戏依靠巧妙的编程将构建虚拟世界所需的计算量降至最低。
对于欧哈迪来说，寻找这种计算捷径造成的潜在悖论的最有希望的方式是通过量子物理实验。量子系统可以存在于状态的叠加中，这种叠加由一个称为波函数的数学抽象来描述。在标准量子力学中，观测行为会导致该波函数随机崩塌到许多可能的状态之一。物理学家对崩塌过程是真实存在的，还是仅仅反映了我们对该系统认识的变化存在分歧。“如果这只是一个纯粹的模拟，就不会崩溃，”Owhadi说。“当你看着它的时候，一切都已经决定了。剩下的只是模拟，比如你玩这些电子游戏的时候。“
为此，Owhadi和他的同事们对双缝实验的五个概念变体进行了研究，每个变体都旨在绊倒一个模拟。但他承认，在这个阶段，不可能知道这样的实验是否可行。“这五个实验只是猜测，”欧哈迪说。
马里兰大学帕克分校的物理学家佐雷·达乌迪(Zohreh Davoudi)也有这样的想法，即有限计算资源的模拟可以自我揭示。她的工作重点是强相互作用，或称强核力-自然的四种基本力量之一。描述强相互作用的方程非常复杂，无法用解析方法求解。这些强相互作用将夸克聚集在一起，形成质子和中子。为了了解强相互作用，物理学家被迫进行数值模拟。与任何假定拥有无限计算能力的超级文明不同，它们必须依靠捷径来使这些模拟在计算上可行-通常是通过认为时空是离散的而不是连续的。到目前为止，研究人员设法从这种方法中获得的最先进的结果是对由两个质子和两个中子组成的单个氦原子核的模拟。
“很自然，你会开始问，如果你今天模拟一个原子核，也许10年后，我们可以做一个更大的原子核；也许在20或30年后，我们可以做一个分子，”达乌迪说。“50年后，谁知道呢，也许你可以做一些几英寸大小的东西。也许在100年左右的时间里，我们可以研究(人类)大脑。“。
然而，达乌迪认为，经典计算机很快就会碰壁。“在接下来的10到20年里，我们实际上将看到我们对物理系统的经典模拟的局限性，”她说。因此，她将目光转向量子计算，这依赖于叠加和其他量子效应，使某些通过经典方法不可能解决的计算问题变得容易处理。达乌迪说：“如果量子计算真的成为现实，从某种意义上说，它对我们来说是一个大规模、可靠的计算选择，那么我们将进入一个完全不同的模拟时代。”“我开始考虑，如果我有一台可行的量子计算机，如何进行强相互作用物理和原子核的模拟。”
所有这些因素都让达武迪对模拟假说进行了推测。如果我们的现实是一个模拟，那么模拟器很可能也在离散化时空以节省计算资源(当然，假设它使用与我们的物理学家相同的机制进行模拟)。在高能宇宙射线到达的方向上，可以潜在地看到这种离散时空的特征：由于打破了所谓的旋转对称性，它们在天空中会有一个更好的方向。
达乌迪说，望远镜“还没有观测到任何偏离旋转不变性的现象”。即使可以看到这样的效果，它也不会构成我们生活在模拟中的明确证据。基本现实本身也可能具有类似的属性。
尽管基平自己进行了研究，但他担心对模拟假说的进一步研究进展缓慢。他说：“我们是否生活在模拟环境中，可以说是无法测试的。”“如果它不是可证伪的，那么你怎么能说它真的是科学呢？”
对他来说，有一个更明显的答案：奥卡姆剃须刀，它说在没有其他证据的情况下，最简单的解释更有可能是正确的。模拟假设是精心设计的，假设现实嵌套在现实之上，以及永远不会知道它们在模拟中的模拟实体。基平说：“因为它首先是一个过于复杂、精致的模型，与简单的自然解释相比，奥卡姆剃须刀真的应该不看好它。”
也许我们毕竟生活在基本的现实中-尽管有矩阵、马斯克和奇怪的量子物理。
